كارل جوزيف باير

كارل جوزيف باير (أيضًا كارل باير ، 4 مارس 1847 - 4 أكتوبر 1904) كان كيميائيًا من النمسا-المجر اخترع وأطلق على عملية باير لاستخراج الألومينا من البوكسيت اسمًا ، وهي عملية أساسية حتى يومنا هذا للإنتاج الاقتصادي للألومنيوم .

كان باير يعمل في سانت بطرسبرغ على تطوير طريقة لتوفير الألومينا لصناعة النسيج التي تستخدمها كعامل تثبيت في صباغة القطن. في عام 1887، اكتشف أن هيدروكسيد الألومنيوم المترسب من محلول قلوي يكون بلوريًا ويمكن ترشيحه وغسله بسهولة أكبر من ذلك المترسب من وسط حمضي عن طريق التعادل . ^{[ 1 ]} في عام 1888، طور باير وحصل على براءة اختراع لعمليته المكونة من أربع مراحل لاستخلاص الألومينا من خام البوكسيت.

في منتصف القرن التاسع عشر، كان الألومنيوم ثمينًا للغاية لدرجة أنه تم عرض سبيكة من المعدن إلى جانب جواهر التاج الفرنسي في المعرض العالمي في باريس عام 1855. ^{[ 2 ]} إلى جانب عملية هول-هيرولت ، تسبب حل باير في انخفاض سعر الألومنيوم بنحو 80٪ في عام 1890 عما كان عليه في عام 1854. ^{[ 3 ]}

وُلد كارل باير في 4 مارس 1847 في دوقية سيليزيا العليا والسفلى التابعة للإمبراطورية النمساوية ، والتي تُعرف اليوم ببولندا . ^{[ 4 ]} التحق بجامعة هايدلبرغ في ألمانيا ، حيث درس الكيمياء على يد روبرت بنسن بين عامي 1869 و1871، وهو الذي سُمّي موقد بنسن تيمّنًا به . حصل على درجة الدكتوراه عام 1871 عن أطروحته حول كيمياء الإنديوم ، الذي اكتُشف حديثًا عام 1863. ^{[ 4 ]} بعد ذلك، حاضر لمدة عامين في جامعة برنو التقنية ، ثم غادر ليؤسس شركته البحثية الخاصة. انتقل باير بعد ذلك إلى سانت بطرسبرغ ، روسيا، عام 1885، حيث برز كمخترع. ^{[ 5 ]} في سن الخامسة والأربعين، تزوج من ألما فون ويت، ابنة سياسي روسي، واستقر في ريتزدورف ( ريتشيتسا أوب باكي حاليًا ، سلوفينيا ). أنجب الزوجان ستة أطفال. توفي عام 1904 عن عمر يناهز 57 عامًا. وعاشت زوجته بعده حتى عام 1962، عندما توفيت عن عمر يناهز 94 عامًا. ^{[ 5 ]}

اكتُشف البوكسيت عام 1821 على يد بيير بيرتييه ، الذي أطلق عليه اسم قرية ليه بو حيث عُثر عليه. ^{[ 6 ]} وللحصول على الألومينا من خام البوكسيت، طُوّرت عملية تستخدم الأحماض لإذابة الألومنيوم، لكنها نتج عنها منتج يحتوي على كميات كبيرة من الحديد والتيتانيوم المذابين فيه ، ما يصعب إزالتهما. ^{[ 6 ]} وبسبب هذه الشوائب، لم تُستخدم هذه العملية، لكنها كانت مجرد نهجٍ قيد الدراسة. وفي عام 1855، ابتكر لويس لو شاتيليه عمليةً لإنتاج هيدروكسيد الألومنيوم عن طريق تسخين البوكسيت مع كربونات الصوديوم ثم ترشيحه . ^{[ 5 ]} يؤدي تمرير غاز ثاني أكسيد الكربون عبر المحلول إلى ترسيب هيدروكسيد الألومنيوم، الذي يسمح تجفيفه باستخلاص الألومينا.

عمل باير في صناعة النسيج في سانت بطرسبرغ، حيث استُخدم هيدروكسيد الألومنيوم لتثبيت الصبغة على القطن. ^{[ 7 ]} وخلال عمله، توصل إلى اكتشافين هامين يتعلقان بخطوات المعالجة، مما ساعد على تمييز عملية باير عن عملية لو شاتيليه. ففي عام 1887، وجد باير أنه باستخدام بذرة نقية من هيدروكسيد الألومنيوم، يتشكل راسب بلوري أكثر اقتصادية من ذلك الذي حصل عليه لو شاتيليه. ^{[ 5 ]} وفي وقت لاحق، حصل على براءة اختراع لاكتشافه في ألمانيا والولايات المتحدة والمملكة المتحدة في عام 1887. ^{[ 5 ]} وفي عام 1892، اكتشف باير أنه باستخدام جهاز الأوتوكلاف ، أو وعاء الترشيح بالضغط، مع محلول ترشيح من هيدروكسيد الصوديوم ، ينتج عن العملية محلول ألومينات الصوديوم عالي النقاء ، والذي يمكن استخدامه في خطوة الترسيب التي اكتشفها سابقًا . ^{[ 8 ]} تُستخدم كلتا الخطوتين على نطاق واسع اليوم، ولكنهما خضعتا للتحسين مع تطور التكنولوجيا. بعد اكتشافه، عمل باير كمستشار للشركات الناشئة في مجال تصنيع الألومينا في أنحاء أوروبا. عاد باير إلى النمسا عام 1894 لإنشاء مصنع للألومينا، لكنه لم يتمكن من تأمين رأس المال الكافي لتمويل المشروع بالكامل. ^{[ 5 ]}

شهد إنتاج الألومينا والألومنيوم تغييرات جذرية في عمليات التصنيع بفضل اكتشافات كارل باير، وتشارلز مارتن هول ، وبول هيرولت . يُنسب الفضل لهول وهيرولت في اختراع التحليل الكهربائي للألومنيوم. ^{[ 9 ]} تُعدّ طريقة هول -هيرولت الطريقة الأساسية لإنتاج الألومنيوم الحديث، وتتطلب ألومينا عالية النقاوة. تُنتج عملية باير ألومينا عالية النقاوة تُستخدم لاحقًا في عملية هول-هيرولت كمادة خام رئيسية. ^{[ 9 ]} في عام 1900، قُدّرت قيمة الألومنيوم بما يعادل 100 دولار أمريكي (بقيمة عام 2012)، لكن سعره انخفض خلال الخمسين عامًا التالية إلى حوالي 20 دولارًا أمريكيًا. ^{[ 10 ]} يُعزى هذا الانخفاض إلى سهولة تصنيع الألومنيوم بعد اكتشافات باير وهول وهيرولت.

• علم المعادن الكهربائي
• تاريخ الألومنيوم
• علم المعادن المائية